JPH11133400A

JPH11133400A - カラー画像表示装置

Info

Publication number: JPH11133400A
Application number: JP9295215A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Shirochi; 義樹城地
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】同色画素が斜め配列となるカラー画像表示デ
バイスにより画像を表示する表示装置において、画ぼけ
や縦エッジのギザを押さえて、斜め色縞を軽減する。【解決手段】表示デバイス１は、２次元画素配列パタ
ーンを有し、各１画素が、カラー画像を表示するための
複数種類の色のうちの一つの表示色となるようにされ、
かつ、同一の表示色となる画素が、表示画面上、斜め方
向に整列する。この表示デバイスと観視者との間に、表
示デバイスの各画素を、同一の表示色となる画素が整列
する斜め方向に対して直交する方向に拡散する光学フィ
ルタ３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、マトリ
クス状やモザイク状に２次元画素配列された画素パター
ンを備える、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などの表示デ
バイスの画素数を、見掛上、増加させて、表示画像の解
像度を改善するカラー画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤなどのマトリクス状やモザイク状
に複数個の画素が配列された表示デバイスを使用するカ
ラー画像表示装置は、解像度を上げようとすると画素数
を多くする必要があるが、生産歩留りの関係で、むやみ
に画素数を上げたり、画素の隙間を小さくすることはで
きない。

【０００３】このため、この種のカラー画像表示装置で
大画面を構成しようとすると、観視者にとっては、画素
ドットや画素間の隙間（例えばＬＣＤブラックストライ
プ部分）による網目が目立って見苦しい。また、この種
のカラー画像表示装置では、３原色、あるいは、これに
対応した３種類の色のカラーフィルタを、所定の繰り返
し周期で上記画素の前面に配置するようにするが、大画
面にすると、同色のフィルタが配置される画素ドット周
期が目立ち、見苦しくなる。

【０００４】例えば図７は、マトリクス状に画素が配列
されるＬＣＤの色配列パターンの一例を示すものであ
る。この図７において、画素１１の横方向の画素配列ピ
ッチはＰｘ、縦方向の画素配列ピッチはＰｙとされてい
る。そして、各画素１１に対して光の３原色に対応した
表示色、すなわち、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）が割
り当てられる。この表示色は、例えば画素ごとに色フィ
ルタが配列される場合には、そのフィルタにより定めら
れる。また、画素ごとに、液晶の光吸収あるいは光反射
波長の選択性が変えられてカラー表示が行われるタイプ
のＬＣＤの場合には、前記画素毎の液晶の特性により表
示色が定められる。

【０００５】図７の例では、各画素１１が、赤Ｒ、緑
Ｇ、青Ｂの色光のいずれかで発光するようにされてい
る。この場合、各１行の画素１１に対しては、Ｒ，Ｇ，
Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，…と、３色の組が繰り返すように配列
されている。したがって、横方向の同一色の画素のピッ
チＰｈは、Ｐｈ＝３Ｐｘである。また、縦方向にも同様
に配列されており、縦方向の同一色の画素ピッチＰｖ
は、Ｐｖ＝３Ｐｙである。

【０００６】そして、縦方向の１行毎に、同色の画素の
位置が水平方向に１画素分づつずれるように配列されて
いる。このため、同一表示色となる画素は、図７で矢印
ＳＡに示すように、縦方向には斜め方向に配列されるよ
うになる。このため、この同一表示色の斜め画素列によ
る斜めの色の縞が画面上、目立って見苦しくなる。

【０００７】これを改善するために、回折格子などを利
用したディフューザによって、横方向（水平方向）に画
素拡散して、斜め縞を目立たなくする方策が取られてい
るものも従来からある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、横方向
の画素拡散により斜め縞を目立たなくしようとすると、
画素拡散の際の画素シフト量（横シフト量）が大きくな
り、画ぼけが生じたり、縦線エッジのいわゆるギザが目
立つ問題があった。

【０００９】この発明は、以上の点にかんがみ、図７の
ように斜め方向に同一表示色が並ぶ表示デバイスを用い
るカラー表示装置において、斜め色縞を目立たなくする
と共に、縦線エッジのギザが目立たないようにすること
を目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明によるカラー画像表示装置は、２次元画素
配列パターンを有し、各１画素が、カラー画像を表示す
るための複数種類の色のうちの一つの表示色となるよう
にされ、かつ、同一の表示色となる画素が、表示画面
上、斜め方向に整列する表示デバイスと、前記表示デバ
イスと観視者との間に設けられ、前記表示デバイスの各
画素を、前記同一の表示色となる画素が整列する斜め方
向に対して直交する方向に拡散する光学フィルタと、を
備える。

【００１１】上述の構成のこの発明によれば、光学フィ
ルタによる画素拡散の画素シフトの方向を、同一の表示
色となる画素が整列する斜め方向に対して直交する方向
に行うので、画ぼけや縦線エッジのギザを押さえなが
ら、同一色の斜め縞を目立たなくすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明によるカラー画像
表示装置の実施の形態を図を参照しながら説明する。

【００１３】［第１の実施の形態］図１は、第１の実施
の形態のカラー画像表示装置の構成例を示すものであ
る。この実施の形態においては、表示デバイスとしては
ＬＣＤ１を用いる。このＬＣＤ１の画素配列および表示
色配列は、図７に示したものとまったく同一であり、マ
トリクス状に画素１１が配列されていると共に、同一の
色の画素は、図７に示したように、斜め方向に整列する
ようになっている。この実施の形態の場合、同色画素配
列の斜め方向は、水平方向に対して例えば４５度となっ
ている。

【００１４】ＬＣＤ１の後方には、バックライト部材２
が設けられ、ＬＣＤ１の後方から光を与えて、ＬＣＤ１
での表示を明るくさせるようにしている。そして、この
第１の実施の形態では、このＬＣＤ１の前面（観視者側
の面）側には、光学フィルタ（以下、ディフューザとい
う）３を設ける。また、ディフューザ３と観視者５との
間には、接眼レンズ４を設ける。

【００１５】ディフューザ３は、１つの画素からの光を
複数個に分散し、観視者の網膜上では、１つの画素の像
を複数の画素の像（虚像）として結像させて、画素の拡
散を行い、その拡散像の結像位置が画素間の網目位置に
なるようにして、画素間の網目を目立たなくするもので
ある。そして、後述もするように、特に、画素拡散の画
素シフト方向が、図７において、ＬＣＤ１の同色画素が
整列する矢印ＳＡ方向である斜め方向に対して直交する
矢印ＳＢ方向となるようにディフューザ３を配設する。

【００１６】この第１の実施の形態では、ディフューザ
３として回折格子を用いる。すなわち、この実施の形態
のディフューザ３は、透明板の一面側が回折格子からな
る画素拡散のための光学フィルタ面３Ａとして形成され
たものである。そして、上述もしたように、この実施の
形態では、回折格子による画素拡散の画素シフト方向
が、ＬＣＤ１の同色画素が整列する斜め方向に対して直
交する矢印ＳＢ方向となるように、ディフューザ３を配
設するものである。

【００１７】図２は、回折格子による画素からの光の分
散（画素シフト）を説明するための図である。同図にお
いて、１１は画素、３Ａは光学フィルタ面すなわち回折
格子である。画素１１は、例えばＬＣＤ１の複数個の画
素内の１個の画素である。この場合、回折格子３Ａは、
ＬＣＤ表面の画素１１の位置Ｐ1 から距離ｄだけ離れた
位置Ｐ2 に配置されている。

【００１８】図２に示すように、画素１１から発した光
は、回折格子３Ａにより分散されるので、表示装置の観
視者には、画素１１の像としては、回折格子３Ａを介し
て直進する０次の像と、この０次の像から、前記距離ｄ
と回折格子３Ａのピッチｇとにより定まるシフト量ｘだ
け順次シフトした位置に、１次、２次、の虚像が見え
る。そこで、この１次，２次の虚像が画素間の輪郭線の
位置に重なるように、設計することにより、画素ドット
や画素ドット間の網目を目立たなくすることができる。

【００１９】この第１の実施の形態では、画素シフト方
向が矢印ＳＢの方向であり、シフト量ｘは、この矢印Ｓ
Ｂ方向のシフト量である。この第１の実施の形態の場
合、シフト量ｘは、図７に示した同色斜め色列の間隔
（同色斜め縞の間隔）Ｐｓの３分の１となるように光学
フィルタ面３Ａを構成する。

【００２０】なお、回折格子によるシフト量ｘは、画素
と回折格子との距離ｄと、回折格子のピッチｇとにより
定まり、ｘ＝λ・ｄ／ｇ … (1) である。

【００２１】また、この第１の実施の形態の場合、０次
の像と、画素シフトされた１次の像との輝度比は、１：
１となるようにされている。なお、０次の像に対して、
輝度比が１．０の１次の像は、矢印ＳＢ方向の左右両側
にシフトされて、元の１画素が３画素に拡散されるもの
である。

【００２２】以上のような構成のカラー画像表示装置を
用いたカラー画像表示の実験例を図３および図４に示
す。これらの図３および図４の例は、画像シミュレーシ
ョンによるものであり、実際にはカラー画像に関するも
のであるが、図３および図４は、便宜上、白黒画像とし
て示している。

【００２３】図３（Ａ）および図４（Ａ）は、それぞれ
ＬＣＤ１のオリジナル画像を示すものである。つまり、
ＬＣＤ１の前面のディフューザ３がない場合の表示画像
である。また、図３（Ｂ）および図４（Ｂ）は、それぞ
れ従来の横方向に画素シフトするタイプのディフューザ
を使用した場合の画像を示すものである。さらに、図３
（Ｃ）および図４（Ｃ）は、この発明による同色斜め画
素配列方向に対して直交する矢印ＳＢ方向の画素シフト
を行うディフューザ３を用いた場合の画像を示すもので
ある。

【００２４】図３（Ａ）〜（Ｃ）において、画像の中
で、工場の屋根の形をした部分に画素１点だけが光った
ところがある。この部分に注目すれば、図３（Ｂ）およ
び図３（Ｃ）の画素シフト方向が分かる。

【００２５】図３から次のことが分かる。すなわち、図
３（Ａ）のオリジナル画像では、本来、全ぶ白色表示さ
れるべきである背景部分が同一色の斜め画素配列方向に
色縞が生じて、それが目立っている。

【００２６】図３（Ｂ）の従来技術の場合には、赤、
緑、青の色縞はなくなっているが、画ぼけ、縦線のエッ
ジギザが気になる程度に生じている。特に、横解像度の
劣化は大きく、数字は、読みにくくなっている。

【００２７】これに対して、図３（Ｃ）のこの実施の形
態の場合には、色縞も目立ちにくく、画ぼけもない。ま
た、数字は、図３（Ａ）の場合よりも見易くなっている
ことが分かる。

【００２８】また、図４のシミュレーション例は、カラ
ー画像表示装置で女性の顔を表示した画像の場合であ
る。図４（Ａ）のオリジナルのＬＣＤ１の表示画像に対
して、従来の横方向シフトのディフューザを用いた図４
（Ｂ）の場合には、色縞はないが、画ぼけが大きい。ま
た、左黒髪の筋目が見えない。顔の輪郭もギザギザが目
立つ。図４（Ｃ）のこの実施の形態の場合の画像では、
色縞も目立たなく、画ぼけも少なく、エッジも問題な
く、バランスがとれている。

【００２９】以上のように、この第１の実施の形態のカ
ラー画像表示装置によれば、斜め方向に同色画素が並ぶ
ような表示デバイスを用いた場合において、色縞が目立
たなくなると共に、画ぼけ、縦エッジのギザの問題を改
善した表示画像を得ることができる。

【００３０】［第２の実施の形態］この第２の実施の形
態では、ディフューザとして、回折格子の代わりに、複
屈折板を用いる構成のものを使用する。

【００３１】図５は、この第２の実施の形態のカラー画
像表示装置の構成例を示すもので、この第２の実施の形
態の場合には、ＬＣＤ１の前面側の画像表示面に偏光板
６を貼付する。そして、この偏光板６の前面側に、１／
４波長板３１と複屈折板３２とからなるディフューザ３
０を設ける。そして、観視者５とディフューザ３０との
間に接眼レンズ４を設けるものである。なお、ＬＣＤ１
の後方には、バックライト部材２が設けられる。

【００３２】図６は、ＬＣＤ１とディフューザ３０の部
分の詳細図を示すもので、この図６を参照しながら、複
屈折板による画素拡散の画素シフトについて説明する。

【００３３】ＬＣＤパネル１の画像表示面（画素面）１
Ａからの光は、偏光板６により、直線偏波（直線偏光）
とされる。この偏光板６から出射する直線偏波は、例え
ばフィルム状の１／４波長板（以下、１／４波長フィル
ムという）３１により円偏波に変換される。

【００３４】この場合、１／４波長フィルム３１は、そ
の遅相軸が、偏光板６から出射する直線偏波の偏波軸と
４５度の角度をなすようにされている。１／４波長フィ
ルム３１から出射する円偏波は、複屈折板３２に入射す
る。

【００３５】複屈折板３２は、この例では、ニオブ酸リ
チウム（ＬｉＮｂＯ₃）あるいはルチル（ＴｉＯ₂）か
らなる。これらの材料は、水晶に比べて屈折率が大き
く、表面反射が大きいので、複屈折板３２の空気に接す
る面には、いわゆるＡＲコートによる反射防止薄膜処理
が行なわれている。図６中、７および８は、ＡＲコート
による反射防止薄膜層である。

【００３６】複屈折板３２は、ＬＣＤパネル１からの光
の観察者への光路（光軸）方向に対して、複屈折板３２
の光軸３２ａの方向が角度βだけ傾いた状態となるよう
に設置される。この複屈折板３２に入射した円偏波は、
この複屈折板３２により、正常光と異常光とに分離され
る。

【００３７】ここで、複屈折板３２の、その光軸方向に
平行な電界に対する屈折率をne、その光軸方向に垂直な
電界に対する屈折率をnoとすると、ｔａｎβ＝ne／noの
とき、最大分離角θとなり、ｔａｎθ＝（ne²−no²）×ｔａｎβ／（ne²＋（no×ｔａｎβ）²）…(2）となる。

【００３８】そして、複屈折板３２の厚さをｔとする
と、正常光と、異常光との間の光路シフト量ｓは、ｓ＝ｔ×ｔａｎθ…(3) となる。この結果、図６に示すように、ある１画素ＰＸ
ｏからの光は、その画素ＰＸｏからの光と、その画素Ｐ
Ｘｏからシフト量ｓだけシフトした位置の拡散像の画素
ＰＸｓからの光とが、観察者により観察されるようにな
る。つまり、ＬＣＤパネル１の各１画素が２画素に拡散
されて観察されるものである。この場合に、この２画素
の拡散方向は、第１の実施の形態と同様に、同色画素の
斜め配列方向に直交する方向である。

【００３９】そして、この場合、式(3) から明らかなよ
うに、複屈折板３２の実装位置に関係なく、複屈折板３
２の厚さｔのみにより、画素シフト量ｓが決まる。この
例では、シフト量ｓは、図７に示した同色斜め色列の間
隔（同色斜め縞の間隔）Ｐｓの２分の１となるようにす
ると共に、拡散された画素の輝度比は１：１となるよう
に、ディフューザ３０を構成する。

【００４０】この第２の実施の形態のカラー画像表示装
置においては、上述した第１の実施の形態とまったく同
様に画ぼけ、縦線エッジのギザを押さえながら、斜め色
縞を目立たなくすることができるだけでなく、画素拡散
のために、周期性の刻み、格子等がない複屈折板を使用
するので、いわゆるピンぼけの状態で表示デバイスの表
示面を直視してもモアレはまったく発生しない。

【００４１】また、１枚の複屈折板当たりの画素拡散数
は、２画素のみとなり、高次の散乱光はまったくないか
ら、コントラストの低下が少ないという特長がある。そ
して、画素シフト量は、複屈折板の厚みのみで決まり、
その他の因子には因らないので、光学フィルタの実装位
置を自由に決定することができる。

【００４２】以上説明した第２の実施の形態では、ＬＣ
Ｄパネルからの光が偏光板により直線偏波にされた場合
について説明したが、ディフューザに入射する光が楕円
偏波であるときには、１／４波長板の代わりに、偏光解
消板が用いられる。偏光解消板においては、偏波モード
が波長で大きく変わり、等価的に偏波が拡散されるもの
で、垂直偏波と水平偏波とが均等化できる。

【００４３】なお、ディフューザは、回折格子や複屈折
板からなるのではなく、光学プリズムにより構成するこ
ともできる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、画ぼけ、縦線エッジのギザを押さえながら、斜め色
縞を目立たなくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるカラー画像表示装置の第１の実
施の形態の構成例を示す図である。

【図２】第１の実施の形態の画素シフトを説明するため
の図である。

【図３】第１の実施の形態による表示画像を、オリジナ
ル画像および従来例と比較により示す図である。

【図４】第１の実施の形態による表示画像を、オリジナ
ル画像および従来例と比較により示す図である。

【図５】この発明によるカラー画像表示装置の第２の実
施の形態の構成例を示す図である。

【図６】第２の実施の形態の画素シフトを説明するため
の図である。

【図７】この発明によるカラー画像表示装置の対象とな
る表示デバイスの画素配列例を示す図である。

【符号の説明】

１…ＬＣＤ、２…バックライト、３，３０…ディフュー
ザ、４…接眼レンズ、６…偏光板、７，８…ＡＲコー
ト、３１…１／４波長フィルム、３２…複屈折板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次元画素配列パターンを有し、各１画素
が、カラー画像を表示するための複数種類の色のうちの
一つの表示色となるようにされ、かつ、同一の表示色と
なる画素が、表示画面上、斜め方向に整列する表示デバ
イスと、前記表示デバイスと観視者との間に設けられ、前記表示
デバイスの各画素を、前記同一の表示色となる画素が整
列する斜め方向に対して直交する方向に拡散する光学フ
ィルタと、を備えるカラー画像表示装置。
【請求項２】前記光学フィルタは、回折格子で構成され
てなる請求項１に記載のカラー画像表示装置。
【請求項３】前記光学フィルタは、複屈折板を含んで構
成されてなる請求項１に記載のカラー画像表示装置。